Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université des sciences et de la technologie Houari-Boumediene Faculté des Sciences de la terre, de Géographie et Aménagement du Territoire Département de géomorphologie Exposé de stratigraphie du quaternaire Thème : Les Méthodes de datation I. Intro (1) On sait tous que La Terre s'est formée il y a peu près 4,5 milliards d'années et la vie y est apparue il y a environ 3,5 million d’année .Les seules traces de l'évolution géologique et biologique de la planète encore identifiables aujourd'hui sont celles enregistrées dans les roches parvenues jusqu'à nous, c’est pour ça les géologues ont essayé d’interpréter ces traces par des méthodes très diversifiées C’est quoi une datation –et quelle sont les méthodes utiliser pour dater ? II. Définition de la datation : C’est une branche de la géologie .un élément fondamental de l’étude d’un site géologique : elle permet de localiser le site dans une période chronologique donnée, mais aussi de lui donner une « épaisseur » chronologique, de déterminer la durée de son occupation, les différentes phases de cette occupation. Alors c’est l’ensemble de plusieurs méthodes pour dater les roches et les différents événements de l'histoire de la Terre. III. Les grands types de méthodes de datation Pour dater les événements de l'histoire de la Terre et des êtres vivants, on dispose de deux grands types de méthodes de datation, les méthodes de datation relative et les méthodes de datation absolue ou objective. Les premières se basent avant tout sur des analyses comparatives, soit par rapport au contexte de découverte, soit par rapport à un corpus Corpus Un corpus est un ensemble de documents, artistiques ou non (textes, images, vidéos, etc.), regroupés dans une optique précise, de référence ; elles peuvent aussi se fonder sur une analyse globale du matériel trouvé sur le site en prenant en compte l’évolution de ce matériel en fonction des couches stratigraphiques. Les secondes en revanche donnent la date de l’échantillon sans avoir besoin de tenir compte du contexte (qui intervient alors dans l’interprétation des résultats). 1. La Datation relative : Les méthodes de datation relative peuvent permettre de dater un objet ou tout un site, soit en se référant à des corpus déjà établis, soit en établissant la succession chronologique des différents objets et structures présents sur le site. La stratigraphie, méthode géologique Cette méthode repose sur l'étude des strates (couches) qui se superposent au fur et à mesure du temps. Elle permet de hiérarchiser les couches d'un gisement. Une strate et son contenu sont donc datés en fonction des strates qui l'entourent (supérieures et inférieures). La stratigraphie a été, avant les années 1950, l'une des seules façons de dater un site. Principe de superposition : les couches géologiques les plus basses sont les plus anciennes, si une couche a est sous une couche b, alors a est plus ancienne que b. Principe de continuité : une couche sédimentaire a le même âge sur toute son étendue. Principe de recoupement : une couche modifiée par un événement géologique (pli, intrusion, faille, érosion) alors cette couche est plus ancienne que la faille ou le filon. Principe d'identité paléontologique : un fossile stratigraphique permet d'attribuer un même âge à des strates géographiquement éloignées et d'étendre ainsi l'échelle stratigraphique à l'ensemble de la planète. 1 La biochronologie : Chaque époque identifiée de l'histoire de la Terre possède ses propres espèces animales, et sa propre flore. On peut pour chaque espèce, de suivre son degré d'évolution et déterminer à quelle époque elle vivait. Cette méthodologie est souvent complétée par d'autres méthodes afin d'affiner la datation. La typochronologie : La forme d'un objet fabriqué évolue dans le temps sous la pression des techniques, des habitudes artisanales et culturelles ou des modes. (la découverte d'une poterie, d'un silex taillé, peut être datée par comparaison avec des objets de même type précédemment identifiés. Conclusion : A partir de l’ensemble de ces principes de datation relative, une échelle de découpage du temps a été réalisée. L’unité de base de cette échelle de référence est l’étage, caractérisé par un ensemble de fossiles stratigraphiques. Ces étages sont regroupés en systèmes eux-mêmes associés en ères. Les limites entre les différentes ères peuvent correspondre à des crises biologiques majeures ; ainsi, la limite entre le Secondaire et le Tertiaire correspond à la crise qui a conduit à la disparition de nombreux organismes continentaux (les dinosaures) et marins (les ammonites). 2 2. La Datation absolue La chronologie absolue repose essentiellement sur la présence dans les roches d’isotopes radioactifs, dont la désintégration en fonction du temps constitue un chronomètre naturel. Les principaux géochronomètres sont choisis en fonction des l’ancienneté et de la nature du matériel géologique à dater. Mesures de la radioactivité : Plusieurs méthodes utilisent la radioactivité pour déterminer l'âge d'une matière. Les fossiles, ou encore les produits de l'activité humaine, contiennent souvent des éléments radioactifs. Avec le temps, ces atomes radioactifs se désintègrent en formant d'autres éléments. Cette "désintégration-formation" se produit de manière régulière (selon la demi-vie ou période radioactive de l'élément père considéré) et mesurable. On peut donc mesurer les dosages respectifs des éléments père et fils pour déterminer l'âge exact d'un objet, soit par comptage radioactif, soit en utilisant des spectromètres de masse et en dénombrant les atomes des éléments considérés. • Le choix d'un isotope dépend de l'échantillon à analyser et de son âge présumé. En effet, la vitesse de désintégration, qui est indépendante de l'environnement, n'est pas la même pour la soixantaine d'isotopes radioactifs connus. 1) Le 14C, une datation limité au Quaternaire récent Tout au long de sa vie, un organisme va contenir du Carbone 14 (C14), isotope radioactif du carbone se formant dans l'atmosphère. Après la mort de l'organisme, le C14 va décroître progressivement et se transformer en Azote 14 (N14). En 5 730 ans (demi-vie du C14), la moitié des atomes de C14 aura disparu. Plus on avance dans le temps, plus la quantité de Carbone 14 dans l'échantillon est faible et devient de moins en moins mesurable. Alors Cette méthode permet donc de dater des objets jusqu'à 35 000 ans (Paléolithique supérieur) par comptage radioactif 3 . 2) Des datations des temps anciens : 40K-40Ar et 87Rb-87Sr Cette datation permet de déterminer l’âge de cristallisation des minéraux d’une roche (= fermeture du système) ; elle nécessite néanmoins d’être exploitée de façon distincte : Potassium-Argon (K-Ar) : Ces méthodes sont basées sur la mesure de la concentration respective en Potassium 40, qui a une période de 1,25 milliards d'années, et en l'un de ces fils, l'Argon 40. Elles sont principalement utilisées pour dater des dépôts de roches magmatiques, riches en potassium, notamment les cendres volcaniques retrouvées sur certains sites de fouille. Elle permet une datation de 100 000 ans à plusieurs centaines de millions d'années du moment auquel la coulée de lave s'est solidifiée. 4 C'est cette méthode qui a permis, par exemple, de dater les traces de pas de Laetoli (dans des cendres volcaniques) à -3,7 millions d'années. Elle est très utilisée en Afrique de l'est, du fait de la grande activité volcanique de la région dans le passé. Rubidium-Strontium 87Rb-87Sr : Ici encore le principe est identique : c'est le Rubidium 87 qui se désintègre en formant du Strontium 87. En 48,8 milliards d'années, la moitié des atomes de Rubidium sera désintégrée, remplacée par des atomes de Strontium. Cette méthode nécessite également de réaliser des mesures sur des roches de la même origine (soit magmatique, soit des minéraux d'une même roche). La méthode permet de dater des roches jusqu'à quelques milliards d'années. Duré de vie de chaque isotope 5 IV. Comment choisir une méthode de datation : Le choix de la méthode employée dépend essentiellement de deux facteurs : le type de matériel présent sur le site et la problématique archéologique que l’on se fixe. Le premier de ces facteurs détermine le type d’analyse qui pourra être mené sur les échantillons : est-il possible ou non de mener des analyses en laboratoire ? Si oui, lesquelles pourront donner des résultats ? L’analyse doit-elle être absolument non-destructrice ? Les échantillons recueillis sont-ils suffisants pour que l’étude soit concluante ? Le second facteur est absolument primordial et conditionne à la fois la manière dont on sélectionne les échantillons (afin qu’ils soient le plus représentatif possible), et la méthode employée : il faut notamment prendre en compte la précision que peut fournir chaque méthode, en fonction de la précision que l’on attend : il arrive par exemple qu’une typo chronologie à partir de céramiques donne une datation plus précise qu’une datation par thermoluminescence sur les mêmes céramiques ; parfois aussi, quand la plage chronologique d’occupation du site est bien déterminée; il est inutile d’employer des méthodes de datation qui livreront une date avec une incertitude plus grande que la durée d’occupation du site. V. Conclusion La datation est un besoin de l'homme, pour connaître son passé. Ce besoin a été comblé grâce aux avancées technologiques, qui ont fait naître notamment la datation absolue utilisant la radioactivité. Mais certaines datations sont connues depuis bien longtemps, comme la datation relative. Ces techniques ne sont donc pas toutes de ces derniers temps. Bien que très utiles dans la vie de tous les jours, elle n'est pas connue aux yeux de tout le monde : les enjeux vus durant notre troisième partie nous le montrent. Malgré ces découvertes, la datation possède des défauts. En effet, dans le cas de la datation relative, on ne peut pas connaître l'âge exact de strates étudiées. Dans le cas de la datation absolue, les âges trouvés sont parfois très imprécis avec une marge d'erreur importante. Ceci dit, la datation est d'une grande utilité puisqu'elle va nous permettre de prévoir le futur. 6